Archive for декември, 2008

Цикъл 1, урок 12 – Полови процеси при еукариотите

декември 18, 2008

oplozhdanemeiosa

Полза от половите процеси. Когато едноклетъчно се размножава чрез митоза, потомците му получават точни копия на неговия хромозомен набор. Затова всички първаци, които са произлезли от общ предшественик чрез едно или няколко деления, имат еднаква наследствена програма. Тя обаче донякъде се различава от наследствената програма на другите първаци от същия вид. Причината е, че понякога в някоя хромозома случайно настъпва промяна – мутация. Това става рядко, но с течение на времето мутациите се натрупват и се създава разнообразие.

Не всички разлики в наследствеността са еднакво добри. Ако вземем кои да са два неродствени индивида от един вид и сравним наследствените им програми, ще видим, че в по-голямата си част те са равностойни, в някои раздели по-добра е програмата на първия индивид, а в други – тази на втория. Би било добре, ако двата индивида можеха да обменят помежду си хромозоми и така да сглобят нова наследствена програма, която би могла да съчетае добрите страни на двете стари. И наистина такава обмяна на наследствена информация между индивиди от един вид се извършва при повечето еукариоти и се нарича полов процес.

Може да възникне въпросът защо говорим само за един вид. Причината е, че наследствените програми на различните видове се различават толкова силно, че частите им няма да работят добре заедно. Ето защо индивидите от един вид се разпознават и встъпват в полов процес само помежду си.

Не всички еукариоти имат полов процес. При амебата например той липсва.

Оплождане. Обмяната на информация между две клетки се извършва чрез тяхното сливане. То се нарича оплождане, а участващите в него клетки – полови клетки или гамети. В техните ядра всяка хромозома е представена само с едно копие. Такъв хромозомен набор се нарича хаплоиден.

За да протече оплождането, гаметите се доближават и се допират плътно. Клетъчните им мембрани се сливат и цитоплазмите им се обединяват. Оплождането завършва със сливане на ядрата и обединяване на хромозомите. Получената нова клетка се нарича зигота. В нейното ядро всяка хромозома е представена с две копия – по едно от всяка гамета. Такъв хромозомен набор се нарича диплоиден. (Диплоидността не трябва да се бърка със състоянието на хромозомите преди делене, когато те са удвоени и всяка от тях вместо от една се състои от две нишки. Това дали наборът е хаплоиден или диплоиден няма нищо общо с това дали самите хромозоми са удвоени или не.)

Мейоза. Диплоидните клетки могат да се размножават чрез митоза със същия успех като хаплоидните. Не могат обаче да участват в оплождане, защото, ако го направят, в зиготата ще се съберат цели четири хаплоидни набора. Смисълът на половите процеси е хромозомите да се обменят, а не да се трупат в една клетка, докато я препълнят. Затова диплоидните клетки, “желаещи” да се оплождат, трябва първо да възстановят хаплоидния си набор. Това става чрез особен вид клетъчно делене, наречено мейоза.

Мейозата донякъде прилича на митоза, но протича по-сложно и има друг резултат. За разлика от митозата, която запазва хромозомния набор, мейозата го намалява наполовина. Така, докато при митоза една диплоидна клетка дава две диплоидни, а една хаплоидна – две хаплоидни, чрез мейоза може да се раздели само диплоидна клетка и при това ще даде четири хаплоидни. Мейозата протича като последователност от две деления, между които хромозомите не се удвояват. Най-важното в механизма й е, че при първото делене дъщерните клетки получават не половинки от хромозоми, а цели удвоени хромозоми. Така двете копия от всяка хромозома се разпределят по едно във всяка дъщерна клетка.

Случайност при половите процеси. Получаването на нова наследствена програма чрез полов процес може да се сравни със сглобяване на нова машина от две стари. Разликата е, че майсторът ще огледа внимателно частите и ще вземе най-добрите, докато организмите не могат да оценяват и подбират своите хромозоми. Затова при половите процеси наследствената информация се обменя случайно, на лотариен принцип. При оплождането измежду цяло множество гамети две се доближават случайно, а при мейозата двете копия от всяка хромозома се разпределят към единия или другия край на клетката също случайно.

Можем да се досетим, че съвсем не всички нови наследствени програми, получени при половия процес, са по-добри от старите. Някои са такива, но повечето са равностойни, а някои са дори по-лоши. Но дори ако сполучливите наследствени програми са малка част, те оправдават половия процес. Индивидите, които ги носят, ще процъфтят и ще оставят многобройно потомство – пример за естествен отбор в действие. Другите, на които не е провървяло с наследствената програма, ще загинат рано. Но това няма значение за никого освен за самите тях, тъй като размножаването и без това създава много повече индивиди, отколкото могат да се изхранят.

Полови процеси и размножаване. Конюгацията на чехълчето, която разгледахме в предишния урок, донякъде се различава от описания в този урок типичен полов процес. Причината е, че мейозата при чехълчето протича само като делене на диплоидното ядро, без самата клетка да се дели. След това оплождането отново е сливане само на хаплоидни ядра, а не на клетки. Ето защо при чехълчето половият процес започва с две клетки и свършва пак с две клетки, леко променени. Няма никаква промяна в броя на клетките. Тук най-ярко личи биологичният смисъл на половите процеси – обмяна на информация, а не размножаване.

При другите първаци мейозата дава четири клетки, а при оплождането гаметите се оплождат две по две, така че в крайна сметка броят на клетките се удвоява. Затова тук можем да говорим не само за полов процес, а и за полово размножаване. Съответно размножаването без полов процес (при едноклетъчните – митозата) се нарича безполово размножаване.

При многоклетъчните еукариоти половият процес винаги е свързан с размножаване. Някои от тях имат и безполово размножаване, а други са го загубили. Например гръбначните животни се размножават само полово. Затова, ако не броим еднояйчните близнаци, всеки човек носи уникално съчетание от хромозоми, което не е съществувало никога по-рано и няма да се получи отново никога повече.

 

Copyright Майя Маркова

Имате право да съхранявате, размножавате и разпространявате този текст, стига да не го представяте като създаден от вас или от трето лице и да не извличате печалба.

Към съдържанието

Advertisements